REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR
PARA LA DEFENSAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA DE LA
FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANANCLEO ANZOTEGUIEXTENSIN
AGUASAY
PRINCIPIOS GENERALES DE LOS TRANSFORMADORES
Profesora:Bachilleres:Rosanne Astudillo Lorwis CorderoLuis
NateraLuis BritoEmilio Bermdez Pedro ValeraVctor CanelnRobert Lunar
Ing. Mecnica5to semestre
Aguasay, marzo de 2015NDICE GENERALINTRODUCCIN 1 Principios
fundamentales de los transformadores1.1 Induccin electromagntica1.2
Lneas de fuerza1.3 Flujo magntico1.4 Ley de Ampere1.5 Ley de
Induccin de Faraday1.6 Regla de Fleming o de la mano derecha1.8
Curva de magnetizacin1.8 Histresis2 Caractersticas
constructivas.2.1 Tipos de arrollados2.2 Caractersticas
constructivas del ncleo2.3 Enfriamiento2.4 Diagrama fasorial2.5
Circuitos equivalentes3 El transformador3.1 Transformador en
vaco3.2 Transformador bajo carga3.3 Ensayo3.4 Clculo de rendimiento
y regulacin4 Autotransformadores4.1 Caractersticas4.2
Funcionamiento4.3 Ventajas y desventajas5 Transformadores
trifsicos, conexiones y usos de las unidades monofsicas y
trifsicas. 6 Operacin de en paralelo de los transformadores
trifsicosCONCLUSINBIBLIOGRAFA
NDICE DE FIGURASFigura 1.1 Dominios de un Material
FerromagnticoFigura 1.2 Lneas de fuerza del campo magnticoFigura
1.2.1. Lneas de fuerza del campo magntico de: a) un imn, b) una
espira de corriente.Figura 1.3.1 flujo magntico a travs de una
superficieFigura 1.4.1 Aplicacin de la Ley de AmpereFigura 1.6.1
Regla de Fleming o de la mano derechaFigura 1.7.1 curva de
magnetizacinFigura 1.8.1 Ciclo de Histresis de un material
ferromagnticoFigura 2.4.1 diagrama fasorial con factor de potencia
atrasado Figura 2.4.2 diagrama fasorial con un factor de potencia
igual a unoFigura 2.4.3 diagrama fasorial (regulacin
negativa)Figura 2.5.1 circuito equivalente resultanteFigura 3.1
transformador monofsico Figura 3.1.1 transformador monofsico en
vacoFigura 3.2.1 transformador bajo cargaFigura 5.1.1
funcionamiento de los autotranformadores conexin Delta-DeltaFigura
5.2.1 funcionamiento de autotranformador conexin
Delta-EstrellaFigura 5.3.1 Conexin Estrella-deltaFigura 5.4.1
Conexin Estrella-estrellaINTRODUCCIN El campo la energa
electromagntica ha sido para el hombre uno de los descubrimientos
ms importantes a estudiar; desde hace varios siglos y desde los
comienzos de la humanidad la energa despert la curiosidad humana
por saber de dnde provena, a que se deban y que utilidad podran
tener la energa emanada de los fenmenos naturales; dando inicio a
un proceso que permitira hacer uso de la enorme energa contenida en
beneficio de la humanidad.Los campos electromagnticos devienen de
la electricidad, cuyo origen presenta una serie de diferencias de
voltaje, que van a determinarse, segn sea entre ms elevado sea el
voltaje, ms fuerte ser el campo que resulta y el cual se presenta
como un fenmeno que existe aunque no haya corriente.Hoy con los
avances tecnolgicos que han venido desarrollndose a travs de la
historia del mundo, el hombre ha logrado crear fuentes generadas
por estos campos y que se han valido de la corriente elctrica como
fuente principal para determinar su intensidad, pues estos campos
se originan cuando se pone en marcha un aparato elctrico y fluye la
corriente; donde la intensidad del campo disminuye conforme aumenta
la distancia desde la fuente.En la actualidad el hombre pudo
controlar esa energa y transmitirla a travs de los transformadores
para ser distribuida a travs de un proceso de induccin
electromagntica mediante el cual campos magnticos generan campos
elctricos. Al generarse un campo elctrico en un material conductor,
los portadores de carga se vern sometidos a una fuerza y se inducir
una corriente elctrica en el conductor; constituyendo este fenmeno
de la induccin magntica constituye el principio bsico de los
generadoreselctricos. Es de esta forma como nace el transformador,
invento que vino a generar y distribuir la corriente directa a la
humanidad y a permitir su desarrollo y avances a travs del uso de
la corriente alterna como fuente primaria de generacin, permitiendo
a travs de ellos variarse los valores de los voltajes e
intensidades
1. Principios fundamentales de los transformadores1.1 Induccin
electromagnticaEl descubrimiento de Oersted, hecho pblico en 1820,
demostr que la corriente que fluye en un hilo desva la aguja de una
brjula convenientemente situada en su inmediata proximidad, lo que
ndica que a toda corriente elctrica se encuentra invariablemente
asociado un campo magntico. Este hecho hizo que muchos
experimentadores, entre los que se encontraba Michael Faraday,
supusieran que sera posible conseguir que un campo magntico
produjese una corriente elctrica, pero hasta 1831, despus de once
aos de experimentos, no pudo demostrar Faraday que era cierta tal
proposicin inversa y, al hacerlo, estableci el principio de la
induccin electromagntica.El aparato que utiliz Faraday consista en
un anillo formado por una barra de hierro dulce sobre el que se
haban devanado dos bobinas de hilo de cobre aislado. Al abrir y
cerrar el interruptor que conectaba la bobina P con la batera, el
galvanmetro G, conectado a la bobina S. mostraba una variacin que
era en un sentido al cerrar el interruptor y en el opuesto al
abrirlo. Mientras la corriente en la bobina P permaneca constante,
no se induca corriente alguna en la bobina S.El aparato utilizado
por Faraday fue el precursor del transformador de c. a. (al que se
suele conocer con el nombre de transformador esttico a causa de la
ausencia de partes mviles). Loa materiales ferromagnticos, son
aquellos materiales que mantienen un momento magntico incluso
cuando el campo magntico aplicado se anula, entre estos materiales
estn el hierro, nquel y cobalto. Este efecto se produce debido a la
fuerte interaccin magntica que tienen los tomos o electrones que
conforman al material ferromagntico. En los materiales
ferromagnticos existen regiones llamadas dominios que pueden o no
estar alineados en la misma direccin. El campo magntico es similar
al campo gravitacional y elctrico, ya que si en una regin del
espacio existe un campo magntico y se colocara una carga en
movimiento sta experimentara una fuerza magntica. Tal como se
indica en la figura 1.1
Figura 1.1 . Dominios de un Material Ferromagntico
La figura 1.1 Muestra un material ferromagntico donde los campos
de los dominios estn orientados al azar ya que no hay campo externo
aplicado, con lo cual el campo magntico resultante producido por el
material es nulo.
1.2 Lneas de fuerzaPara poder visualizar el efecto del campo
magntico se utilizan las denominadas Lneas de Fuerza, las cuales
indican la intensidad del campo en diferentes regiones del
espacio.
Figura 1.2 Lneas de fuerza del campo magntico. Fuente
Internet
Figura 1.2.1. Lneas de fuerza del campo magntico de: a) un imn,
b) una espira de corriente. Fuente Internet
1.3 Flujo magnticoEl flujo magntico es una magnitud proporcional
al nmero de lneas de fuerza magntica que atraviesan una superficie
S.
Figura 1.3.1 flujo magntico a travs de una superficie. Fuente
Internet
1.4 Ley de AmpereLa ley fundamental que expresa el origen del
campo magntico por medio de una corriente elctrica es la Ley de
Ampere. Esta ley indica que el campo magntico B producido en el
vaco por una corriente
Dnde: B: Campo magntico producido. dL diferencial de longitud.
0: Permeabilidad del Vaco (410 7 m/H).I: Corriente total que
atraviesa la curva de integracin c.
Figura 1.4.1 Aplicacin de la Ley de Ampere. Fuente Internet
1.5 Ley de Induccin de Faraday
Establece que cuando existe un movimiento relativo entre el
campo magntico y el circuito se inducen tensiones en los terminales
del conductor cuya magnitud depende de la intensidad de campo, de
la velocidad con que el conductor corta las lneas de flujo y del
nmero de conductores.
1.6 Regla de Fleming o de la mano derechaEsta es una regla
prctica que se utiliza para determinar el sentido de la fuerza
electromotriz inducida (e) y de la fuerza magntica (F) sobre el
conductor. Primero se colocan los dedos ndice, medio y pulgar
perpendiculares entre s, de forma que el ndice indique la direccin
y sentido del campo magntico B. El pulgar indica la direccin y
sentido del movimiento. El dedo medio indica la fuerza
electromotriz inducida tal como lo indica la figura.
Figura 1.6.1 Regla de Fleming o de la mano derecha. Fuente
Internet
1.7 Curva de magnetizacinLa curva de magnetizacin de un material
ferromagntico se obtiene en forma experimental, en la cual se
representa los valores del campo magntico B y el vector
magnetizante H. La figura 1.7 muestra una curva de magnetizacin
particular de un material, en la cual se distinguen las zonas
caractersticas de la misma (zona lineal (a), codo de saturacin (b)
y zona de saturacin (c).
Figura 1.7.1 curva de magnetizacin. Fuente Internet1.8
HistresisEs la tendencia que tiene el material ferromagntico de
conservar su imanacin o de oponerse a una variacin de su imanacin.
Esta propiedad se observa en la curva de magnetizacin, la cual es
diferente cuando se obtiene aumentando H y cuando se disminuye H.
Si se aplica corriente alterna por el devanado del ncleo se obtiene
el Ciclo de Histresis del Material Ferromagntico.
Figura 1.8.1 Ciclo de Histresis de un material ferromagntico.
Fuente Internet2. Caractersticas constructivas.El transformador es
un dispositivo que convierte energa elctrica de un cierto nivel de
voltaje, en energa elctrica de otro nivel de voltaje, por medio de
la accin de un campo magntico. Est constituido por dos o ms bobinas
de alambre, aisladas entre s elctricamente y arrolladas alrededor
de un mismo ncleo de material ferromagntico. Estas bobinas estn
arrolladas formando un devanado.
2.1 Tipos de arrolladosEl arrollado que recibe la energa
elctrica se denomina devanado de entrada y el arrollado del que se
toma la energa elctrica a la tensin transformada se denomina
devanado de salida. En concordancia con ello, los lados del
transformador se denominan lado de entrada y lado de salida.2.2
Caractersticas constructivas del ncleoEl ncleo magntico est formado
por laminaciones de acero que tienen pequeos porcentajes de silicio
(alrededor del 4%) y que se denominan "laminaciones magnticos",
estas laminaciones tienen la propiedad de tener prdidas
relativamente bajas por efecto de histresis y de corrientes
circulantes.Estn formados por un conjunto de laminaciones
acomodadas en la forma y dimensiones requeridas.La razn de usar
laminaciones de acero al silicio en los ncleos de las mquinas
elctricas, es que el silicio aumenta la resistividad del material y
entonces hace disminuir la magnitud de las corrientes parsitas o
circulantes y en consecuencia las prdidas por este concepto.Tipos
de transformadores de acuerdo al ncleo Tipo ncleo: cuando el
circuito magntico toma la forma de un anillo nico por dos o ms
grupos de bobinas primarias y secundarias distribuidas alrededor de
la periferia del anillo. Los devanados pueden colocarse de varias
formas en el ncleo. Tipo acorazado: cuando las bobinas del primario
y secundario toman la forma de un anillo comn que est rodeado por
dos o ms anillos de material magntico distribuidos alrededor de su
periferia. 2.3 EnfriamientoLos transformadores deben tener sistema
de enfriamiento. Los radiadores deben ser fcilmente desmontables
para las operaciones de reparacin y limpieza, deben conectarse a la
cuba del transformador mediante bridas y vlvulas de exclusin y
deben ser previstos para el mismo grado de vaco que la cuba. Dichas
conexiones no deben intervenir o impedir el levantamiento del
ncleo, y deben permitir la remocin de un radiador sin necesidad de
vaciar el aceite de la cuba.Cada radiador debe estar provisto de un
cncamo, de un tapn inferior para descargar el aceite y de un tapn
superior para el escape del aire. Para cada una de las conexiones
mencionadas debe suministrarse una brida ciega, a prueba de aceite,
para emplearse cuando se quite el radiador.Los radiadores deben ser
proyectados de modo de soportar sin dao vibraciones, impedir
acumulacin de sedimentos, y ser accesibles para limpieza y pintura
(cuando corresponda). Adems deben construirse de forma que eviten
el depsito de agua en las superficies externas que permitan la
descarga total del aceite, e impidan la acumulacin de burbujas de
gas durante el relleno de la cuba. El nmero de radiadores debe ser
tal que sea posible el funcionamiento de los transformadores al 80%
de la carga nominal con un radiador fuera de servicio.Los
radiadores sern galvanizados por inmersin en caliente.
2.4 Diagrama fasorialPara obtener la regulacin de voltaje en un
transformador se requiere entender las cadas de voltaje que se
producen en su interior. Consideremos el circuito equivalente del
transformador simplificado de la figura 5. Los efectos de la rama
de excitacin en la regulacin de voltaje del transformador puede,
ignorarse, por lo tanto que solamente las impedancias en serie
deben tomarse en cuenta. La regulacin de voltaje de un
transformador depende tanto de la magnitud de estas impedancias
como del ngulo fase de la corriente que circula por el
transformador. La forma ms fcil de determinar el efecto de la
impedancia y de los ngulos de fase de la corriente circulante en la
regulacin de voltaje del transformador es analizar el Diagrama
Fasorial, un esquema de los voltajes y corrientes fasoriales del
transformador.En los diagramas siguientes, el voltaje fasorial VS
se supone con un ngulo de 0 y todos los dems voltajes y corrientes
se comparan con dicha suposicin. Si se aplica la ley de voltajes de
Kirchhoff al circuito equivalente de la figura 5 (b), el voltaje
primario se halla:VP / a = VS + REQ IS + j XEQ ISUn diagrama
fasorial de un transformador es una representacin visual de esta
ecuacin.La figura nos muestra un diagrama fasorial de un
transformador que trabaja con un factor de potencia atrasado. Es
muy fcil ver que VP / a VS para cargas en atraso, as que la
regulacin de voltaje de un transformador con tales cargas debe ser
mayor que cero.
Figura 2.4.1 diagrama fasorial con factor de potencia atrasado.
Fuente Internet En la figura 2.4.1 puede verse un diagrama fasorial
con un factor de potencia igual a uno. Aqu nuevamente se ve que el
voltaje secundario es menor que el primario, de donde VR 0. Sin
embargo, en esta oportunidad la regulacin de voltaje es un nmero ms
pequeo que el que tena con una corriente en atraso.
Figura 2.4.2 diagrama fasorial con un factor de potencia igual a
uno. Fuente InternetSi la corriente secundaria est adelantada, el
voltaje secundario puede ser realmente mayor que el voltaje
primario referido. Si esto sucede, el transformador tiene realmente
una regulacin negativa como se ilustra en la figura.
Figura 2.4.3 diagrama fasorial (regulacin negativa). Fuente
Internet2.5 Circuitos equivalentesEs posible construir un circuito
equivalente que tenga en cuenta todas las imperfecciones
principales de los transformadores reales. Cada imperfeccin
principal se considera a su turno y su efecto se incluye en el
modelo del transformador.El efecto ms fcil de definir en el patrn o
modelo del transformador es el de prdidas en el cobre. Las prdidas
en el cobre son prdidas por resistencias en las bobinas primaria y
secundaria del transformador. Ellas son incorporadas en el modelo,
poniendo una resistencia RP en el circuito primario del
transformador y una resistencia RS en el circuito secundario.Tal
como se explic, anteriormente, el flujo de dispersin en la bobina
primaria f LP, produce un voltaje e LP expresado por:eLP (t) = NP
df LP/dty el flujo de dispersin en la bobina secundaria f LS
produce un voltaje e LS dado por:eLS (t) = NS df LS/dtPuesto que
gran parte del camino del flujo de dispersin es a travs del aire y
como el aire tiene una reluctancia constante mucho mayor que la
reluctancia del ncleo, el flujo f LP es directamente proporcional a
la corriente del circuito primario iP y el flujo f LS es
directamente proporcional a la corriente secundaria iS:f LP =
(PNP)iPf LS = (PNS)iSen donde:P = camino de la permeancia del
flujoNP = nmero de vueltas en la bobina primariaNS = nmero de
vueltas en la bobina secundariaSustituyendo las ecuaciones, el
resultado eseLP (t) = NP d/dt (PNP)iP = N2PP diP/dteLS (t) = NS
d/dt (PNS)iS = N2SP diS/dtLas constantes en estas ecuaciones se
pueden agrupar, entonces:eLP (t) = LP diP/dteLS (t) = LS diS/dten
donde LP = N2PP es la autoinductancia de la bobina primaria y LS =
N2SP es la autoinductancia de la bobina secundaria. Entonces, el
flujo de dispersin podr representarse en el modelo por los
inductores primario y secundario.Cmo pueden definirse en el modelo
los efectos de excitacin del ncleo? La corriente de magnetizacin im
es una corriente proporcional (en la regin no saturada) al voltaje
aplicado al ncleo y que retrasa el voltaje aplicado por 90, en tal
forma que puede modelarla una reactancia XM conectada a travs de la
fuente de voltaje primario. La corriente de prdidas en el ncleo
ih+e es una corriente proporcional al voltaje aplicado al ncleo,
que est en fase con el voltaje aplicado, de tal manera que puede
modelarse por medio de una resistencia RC conectada a travs de la
fuente de voltaje primario. (Recordemos que estas dos corrientes
son, realmente, no lineales, as que la inductancia XM y la
resistencia RC son, a lo sumo, aproximaciones de los efectos de
excitacin reales.)En la figura 2.5.1 se muestra el circuito
equivalente resultante. Ntese que los elementos que forman la rama
de excitacin estn dentro de la resistencia primaria RP y la
inductancia primaria LP. Esto se da porque el voltaje efectivamente
aplicado al ncleo es realmente igual al voltaje de entrada, menos
la cada de tensin interna de la bobina.
Figura 2.5.1 circuito equivalente resultante. Fuente
internet
3. El transformador Es un dispositivo que convierte energa
elctrica de un cierto nivel de voltaje, en energa elctrica de otro
nivel de voltaje, por medio de la accin de un campo magntico. Est
constituido por dos o ms bobinas de alambre, aisladas entre s
elctricamente y arrolladas alrededor de un mismo ncleo de material
ferromagntico. Estas bobinas estn arrolladas formando un
devanado.El arrollado que recibe la energa elctrica se denomina
devanado de entrada y el arrollado del que se toma la energa
elctrica a la tensin transformada se denomina devanado de salida.
En concordancia con ello, los lados del transformador se denominan
lado de entrada y lado de salida.
Figura 3.1 transformador monofsico. Fuente internet
3.1 Transformador en vacoUn transformador est funcionando en
vaco cuando en uno de sus devanados est conectada la red de energa
y en el otro devanado no est conectada ninguna carga (est en
circuito abierto). Para lograr determinar el diagrama fasorial del
transformador en vaco hay que conocer si las tensiones en bornes
del transformador estn en fase o en contrafase, esto se determina
utilizando la Ley de Lenz que dice que la polaridad de la tensin
inducida es tal que si ella pudiera se opondra a la causa que lo
produce, es decir la tensin inducida crear un flujo que trata de
contrarrestar la variacin del flujo producido por el devanado
primario (devanado de alimentacin).Hay que determinar cmo estn las
tensiones respecto al flujo , si estn adelantando o atrasando
noventa grados, esto se puede determinar estudiando cada cuarto de
ciclo de la onda del flujo.
Figura 3.1.1 transformador monofsico en vaco
3.2 Transformador bajo cargaEl transformador energizado por el
devanado de alta tensin (primario) por una fuente de tensin
senoidal v1, se ha dispuesto una carga resistiva inductiva
(impedancia RL que se supone lineal con un ngulo c) en el devanado
de baja tensin (secundario).
Figura 3.2.1 transformador bajo carga. Fuente internet3.3
EnsayoConsiste en dejar un devanado del transformador en circuito
abierto y alimentar por el otro devanado con su tensin nominal o de
diseo. Generalmente se prefiere alimentar por el lado de baja
tensin, con lo cual se obtiene una lectura ms significativa de la
corriente de excitacin que es muy baja cuando el transformado r est
en vaco. Bajo estas condiciones toda la corriente de alimentacin
debe estar fluyendo a travs de la rama de magnetizacin del
transformador, con lo cual se puede determinar las perdidas
nominales en el ncleo.
3.4 Clculo de rendimiento y regulacin Los transformadores tambin
se comparan y valoran de acuerdo a su rendimiento o eficiencia. El
rendimiento al igual que en los motores y generadores se conoce por
medio de la siguiente Ecuacin:
Para efectos prcticos del clculo del rendimiento las perdidas en
el ncleo se consideran fijas debido a que el valor de Bmax no
cambia apreciablemente cuando el transformador pasa de vaco a plena
carga.La potencia de salida se conoce como: Psalida =V2xI1xcos 2es
el factor de potencia de la carga. La regulacin permite determinar
cmo vara la tensin secundaria en bornes del transformador, cuando
la carga vara desde plena carga a vaco (sin carga), manteniendo
constante la tensin primaria.La regulacin de tensin es muy
importante en una mquina elctrica debido a que sta influye en su
rendimiento el cual vara aproximadamente con el cuadrado de la
tensin aplicada.Generalmente se considera conveniente tener una
regulacin de voltaje tan pequea como sea posible, para un
transformador ideal la regulacin es cero. No siempre es aconsejable
tener una regulacin de voltaje muy baja, ya que, las corrientes de
cortocircuito sern muy elevadas.La regulacin de voltaje de un
transformador depende tanto de la magnitud de las impedancias como
del ngulo de fase de la corriente que circula por el transformador.
La forma ms fcil de 89 determinar el efecto de las impedancias y de
los ngulos de fase de la corriente circulante en la regulacin de
voltaje del transformador es analizar el Diagrama Fasorial.La
tensin secundaria vara debido a la cada de tensin en las
resistencias de los devanados y tambin al flujo disperso, ste ltimo
es el que tiene una mayor influencia en la variacin, ya que la
resistencia efectiva es de menor valor comparada con la reactancia
de dispersin del devanado.La regulacin se debera determinar
cargando primero el transformador y ajustando la impedancia de
carga y la tensin primaria hasta tener en el secundario la tensin
nominal con un valor de corriente que puede ser la nominal
4. Autotransformadores Son transformadores donde una parte del
devanado es comn tanto al primario como al secundario. El principio
de funcionamiento es el mismo que el del transformador comn,
entonces la relacin de transformacin entre las tensiones y las
corrientes y el nmero de vueltas se mantiene.Las corrientes
primaria y secundaria estn en oposicin y la corriente total que
circula por las espiras en comn es igual a la diferencia de la
corriente del devanado de baja tensin y el devanado de alta
tensin.4.1 CaractersticasEn efecto, puede ser concebido como un
transformador con un solo bobinado con sus dos bornes accesibles y
con un tercer borne accesible que conecta a una toma intermedia del
bobinado y el cuarto borne comn a alguno de los dos primeros o, lo
que sera equivalente, dos bobinados conectados de tal manera que
tienen dos de sus cuatro bornes accesibles conectados en comn.Las
caractersticas tcnicas de los transformadores a tener en cuenta
para seleccionarlo son: Potencia nominal: la potencia que se
obtiene en el secundario de forma continua sin que se provoquen
sobrecalentamientos Perdidas de potencia: son las prdidas creadas
por el efecto Joule tanto en el primario como en el secundario por
los arrollamientos. Rendimiento: es la relacin entre la potencia
que cede el transformador y la potencia que absorbe de alimentacin.
Tensin primaria y secundaria: deben coincidir con la tensin que
tenemos para aplicar en el primario y la que seseamos obtener en el
secundario.4.2 FuncionamientoLos transformadores son elementos muy
utilizados en la industria. Es utilizado en alta, media y en baja
tensin. En baja tensin se utilizan en corriente alterna para
separar circuitos, o para reducir o elevar tensin dependiendo de
los devanados del transformador.La base de funcionamiento de un
transformador consiste en un devanado primario que se alimenta con
tensin alterna y un devanado secundario que dependiendo de la
relacin con el nmero de espiras respecto del devanado primario se
obtendr un transformador reductor o un transformador elevador de
tensin. En electrnica podemos encontrar varios devanados
secundarios o un devanado secundario con varios puntos de salida
para tener varias tensiones de salida con un solo transformador.
Tanto en estos casos como si el devanado primario y el secundario
tienen el mismo devanado obtendremos una separacin fsica de
circuitos al funcionar por flujos magnticos.El devanado se realiza
con hilo de cobre cuya seccin depender de la intensidad que
circular por cada devanado, para evitar cortocircuitos los hilos de
cobre suelen estar esmaltados.Los autotransformadores son
utilizados para potencias pequeas ya que tensiones elevadas podran
provocar cortocircuitos.
4.3 Ventajas y desventajasLa principal ventaja de este tipo de
transformadores radica en que se puede disminuir el tamao y los
materiales utilizados respecto al transformador clsico para igual
potencia nominal implicando una disminucin sustancial en los costos
del equipo, aunque con algunas desventajas que deben ser tenidas en
cuenta al momento de seleccionar la aplicacin de esta mquina.La
principal desventaja del autotransformador que inmediatamente surge
de la conexin planteada es que no dispone de aislacin galvnica
entre los bobinados primarios y secundarios, por lo que una
elevacin de potencial en un bobinado respecto a un punto repercute
directamente en el otro. Por otra parte un corto circuito en el
bobinado serie aplica gran parte (o la totalidad en caso de un
corto circuito franco) de la tensin aplicada de un lado en el otro
lado del transformador.5. Transformadores trifsicos, conexiones y
usos de las unidades monofsicas y trifsicas. Un transformador
trifsico est constituido por tres transformadores, que se
encuentran separados o combinados sobre un solo ncleo. Los
primarios y secundarios de cualquiera de ellos pueden conectarse en
estrella o en delta, dando lugar a un total de cuatro posibilidades
de conexin en el transformador trifsico: 1. Conexin
Delta-Delta:Caractersticas: - Los voltajes primarios de lnea y de
fase son iguales:
Las tensiones secundarias cumplen la siguiente relacin:
La relacin entre tensiones de fase es:
La relacin entre los voltajes de lnea es:
Figura 5.1.1 funcionamiento de los autotranformadores conexin
Delta-Delta. Fuente internetEsta conexin se utiliza frecuentemente
para alimentar sistemas de alumbrado monofsicos y carga de potencia
trifsica simultneamente, presenta la ventaja de poder conectar los
devanados primario y secundario sin desfasamiento, y no tiene
problemas de cargas desbalanceadas o armnicas. Sin embargo,
circulan altas corrientes a menos que todos los transformadores
sean conectados con el mismo tap de regulacin y tengan la misma
razn de tensin.2. Conexin Delta-estrella:Caractersticas:-Los
voltajes de lnea y de fase son iguales en el primario y en el
secundario:
Los voltajes de lnea de primario y secundario guardan la
siguiente relacin:
Figura 5.2.1 funcionamiento de autotranformador conexin
Delta-Estrella. Fuente internetSe usa en los sistemas de transmisin
en los que es necesario elevar tensiones de generacin. En sistemas
de distribucin industrial, su uso es conveniente debido a que se
tiene acceso a dos tensiones distintas, de fase y lnea.3. Conexin
Estrella-delta:Caractersticas: -Los voltajes primarios de lnea y de
fase cumplen la relacin:
Las tensiones secundarias de lnea y fase son iguales:
La relacin de tensiones de fase es:
La relacin entre los voltajes de lnea del primario y secundario
es:
Figura 5.3.1 Conexin Estrella-delta. Fuente internetSe usa en
los sistemas de transmisin de las subestaciones receptoras cuya
funcin es reducir el voltaje. En sistemas de distribucin es poco
usual (no tiene neutro) se emplea en algunos ocasiones para
distribucin rural a 20 KV.4. Conexin
Estrella-estrella:Caractersticas: -Los voltajes de lnea se
relacionan con los voltajes de fase segn las expresiones:
Los voltajes de lnea de primario y secundario guardan la
siguiente relacin:
Figura 5.4.1 Conexin Estrella-estrella. Fuente internet Uso: Se
emplea en sistemas con tensiones muy elevadas, ya que disminuye la
capacidad de aislamiento. Esta conexin tiene dos serias
desventajas.Si las cargas en el circuito del transformador estn
desbalanceadas, entonces los voltajes en las fases del
transformador se desbalancearan seriamente.No presenta oposicin a
los armnicos impares (especialmente el tercero). Debido a esto la
tensin del tercer armnico puede ser mayor que el mismo voltaje
fundamental.
6. Operacin de en paralelo de los transformadores trifsicos La
conexin de transformadores en paralelo se hace necesaria debido a
los incrementos de la demanda que superan la capacidad existente o
cuando los requerimientos de confiabilidad y continuidad de
operacin lo exigen, este es el caso, que si un transformador falla,
el otro continuar alimentando la carga sin interrupcin.Cuando la
demanda de energa se reduce temporalmente, resulta ms econmico
operar un transformador pequeo cerca de su lmite de capacidad a
plena carga que un transformador mayor a capacidad reducida. Por lo
que, cuando le demanda energtica es muy fluctuante resulta ms
provechoso la instalacin de dos o ms transformadores en paralelo
que utilizar un transformador de gran capacidad. En estas
condiciones el sistema es ms flexible porque tiene la posibilidad
de agregar una parte de los transformadores en paralelo cuando sea
necesario.Dos transformadores trifsicos operarn en paralelo si
tienen el mismo arreglo en los devanados (por ejemplo, Y-delta),
estn conectados con la misma polaridad, tienen la misma rotacin de
fase y su desplazamiento angular es el mismo.Para conectar dos
transformadores en paralelo, los diagramas de tensin deben,
coincidir. Por supuesto, es necesario que los dos transformadores
tengan impedancia, capacidad nominal y frecuencia similares. La
divisin de la corriente de carga, en proporcin a las capacidades de
KVA de los transformadores en paralelo est determinada por la
igualdad de sus voltajes nominales, relacin de vueltas en los
devanados, porcentaje de impedancias y relaciones de su reactancia
a su resistencia.Si estas condiciones no se cumplen, las corrientes
de carga no se pueden dividir proporcionalmente en las capacidades
nominales de KVA de los transformadores, y puede surgir una
diferencia de fase entre las corrientes.
CONCLUSINLos transformadores son mquinas elctricas que permiten
aumentar o disminuir la tensin en un circuito elctrico de corriente
alterna, manteniendo la frecuencia, a travs de un principio de
funcionamiento mediante un proceso de induccin electromagntica que
constituye un fenmeno que origina la produccin de una fuerza
electromotriz o voltaje en un medio o cuerpo expuesto a un campo
magntico variable, o bien en un medio mvil respecto a un campo
magntico esttico. Esta induccin permite establecer un cuerpo
conductor que produce una corriente inducida cuya magnitud del
voltaje inducido es proporcional a la variacin del flujo magntico a
travs de una bobina donde una corriente que circula por un circuito
origina en ste un campo magntico ligado al propio circuito que
variar si cambia la corriente, permitiendo la variacin de la
intensidad que circula por un circuito que provocar un cambio en el
campo magntico asociado al mismo y este hecho, segn se ha dicho
antes, dar lugar a una fuerza electromotriz inducida en l y cuyo
efecto se denomina induccin mutua porque depende de la interaccin
de dos circuitos y es el fundamento del transformador.Es a travs de
los transformadores que todo este proceso se controla para generar
la energa y distribuirla de forma controlada a los niveles
deseados, segn sea su utilidad. Es as como los transformadores a
travs de una bobina primaria recibe un voltaje alterno que har
circular, por ella, una corriente alterna, que inducir un flujo
magntico en el ncleo de hierro transforma la electricidad que le
llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a
transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el
devanado secundario.
BIBLIOGRAFAautomantenimiento.net/ Funcionamiento del
Transformador y del Autotranformador
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